用于控制至少一個晶體管的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于控制至少一個晶體管(2)的裝置(1)，包括：所述晶體管(2)，該晶體管包括控制電極和兩個其他電極，主控制電路(3)，其連接至所述晶體管(2)的控制電極，并且構(gòu)造為，在主操作模式中，控制所述晶體管(2)的狀態(tài)，以及輔助控制電路(5)，其構(gòu)造為，在輔助操作模式中，注入與在主控制電路(3)和晶體管(2)的控制電極之間流動的電流相反的輔助電流(ig0)。
【專利說明】用于控制至少一個晶體管的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于控制至少一個晶體管的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]晶體管通常用于靜態(tài)轉(zhuǎn)換器的分支的構(gòu)造。這些晶體管通常由控制電路控制，控制電路也被稱為“驅(qū)動器”，并且控制電路構(gòu)造為將電流注入晶體管的控制電極以使其導(dǎo)通并且當(dāng)晶體管被切斷時使得電流能夠從該控制電極被接收。
[0003]當(dāng)晶體管被切斷時，在其端子處可出現(xiàn)過電壓，為了本發(fā)明的目的，在晶體管的端子處的電壓是晶體管的除了晶體管控制電極之外的電極之間的電壓。當(dāng)晶體管被切斷時在晶體管的端子的過電壓的出現(xiàn)的示例在下文中給出。
[0004]當(dāng)晶體管屬于產(chǎn)生短路的分支時，在該分支中流動的電流顯著升高。期望切斷晶體管，以避免由于在該分支中流動的高電流而導(dǎo)致的晶體管的過熱。然而，當(dāng)晶體管以這種方式被切斷時，在其端子處可能出現(xiàn)相當(dāng)大的過電壓，因為在晶體管的端子處的電壓可能變成等于分支的電壓和在晶體管中的寄生電感的端子處的電壓的和。該過電壓可能使晶體管退化或甚至損毀晶體管。
[0005]從而存在當(dāng)晶體管被切斷時降低在晶體管中出現(xiàn)的過電壓的需要，特別是在晶體管屬于靜態(tài)轉(zhuǎn)換器的分支并且當(dāng)所述分支形成短路時晶體管隨后被切斷的情況下。
[0006]已知的用于降低該過電壓的解決方案包括:
[0007]-通過高電壓二極管，以及如果需要的話通過串聯(lián)的齊納二極管和電阻，來限制晶體管的除了控制電極之外的電極之間的電壓，
[0008]-使用晶體管的控制電路，該控制電路設(shè)定了用于晶體管的控制電極的兩個不同電勢值，即對應(yīng)于晶體管切換到導(dǎo)通狀態(tài)的第一值，和對應(yīng)于切斷晶體管的低于第一值的第二值。由于當(dāng)晶體管被切斷時控制電極的電勢較低，從而降低了過電壓，
[0009]-在控制電極和控制電路之間提供兩個不同的柵極電阻，一個柵極電阻用于當(dāng)晶體管所屬的分支產(chǎn)生短路時切斷晶體管，而另一個用于其他切斷情況，用于在短路情況下切斷晶體管的柵極電阻具有的值高于另一柵極電阻，以限制過電壓。
[0010]這些解決方案都不能實現(xiàn)下列因素之間的令人滿意的折衷:解決方案的成本、反應(yīng)速度、由該解決方案的實施所占據(jù)的空間、以及當(dāng)解決方案實施時導(dǎo)致的電損失。
[0011]存在對克服前述解決方案的缺點的需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明意于滿足這種需求，并且根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明借助于用于控制至少一個晶體管的裝置而實現(xiàn)了該目標(biāo)，所述裝置包括:
[0013]-所述晶體管，該晶體管包括控制電極和兩個其他電極，
[0014]-主控制電路，其連接至晶體管的控制電極并且構(gòu)造為在主操作模式中控制晶體管的狀態(tài)，以及
[0015]-輔助控制電路，其構(gòu)造為在輔助操作模式中注入與在主控制電路和晶體管的控制電極之間流動的電流相反的輔助電流。
[0016]本發(fā)明特別地利用這樣的事實，當(dāng)晶體管被切斷時，其用作晶體管的控制電極和其它電極中的一個之間的電容。由于輔助電流的注入導(dǎo)致的從控制電極流向主控制電路的電流的減小使得能夠降低在晶體管的其它電極之間流動的電流的時間性變化，并且從而能夠降低部分地由于寄生電感產(chǎn)生的晶體管中的過電壓。
[0017]因此，輔助電流的注入使得可以從時間意義上減緩晶體管的除了其控制電極之外的電極之間流動的電流的變化。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的輔助控制電路可當(dāng)在晶體管的一個或多個寄生電感的端子處檢測到高電壓出現(xiàn)時提供快速反應(yīng)，而不會在裝置中占用大量空間，不會產(chǎn)生高的成本，并且不會導(dǎo)致高損耗。
[0019]此外，輔助控制電路可與傳統(tǒng)驅(qū)動器兼容并且可用于補(bǔ)充傳統(tǒng)的驅(qū)動器。
[0020]為了本發(fā)明的目的，術(shù)語“連接”在沒有進(jìn)一步限定的情況下可表示“直接連接”，也就是說沒有任何中間部件，或“間接連接”，也就是說經(jīng)由一個或多個中間部件。
[0021]在主操作模式中，僅主控制電路與晶體管相互作用，而在輔助操作模式中，輔助控制電路也與晶體管相互作用。
[0022]輔助模式的使用可以取決于預(yù)定條件的存在。
[0023]預(yù)定條件可涉及在晶體管的除了控制電極之外的電極之間流動的電流的時間導(dǎo)數(shù)值，或更精確地，涉及該值與閾值的比較結(jié)果。
[0024]輔助控制電路可被構(gòu)造為，當(dāng)電流從晶體管的控制電極流向主控制電路時，注入輔助電流。該情況對應(yīng)于晶體管的切斷。該切斷能夠以受控的方式實現(xiàn)。
[0025]如果在晶體管的除了控制電極之外的電極之間流動的電流的時間導(dǎo)數(shù)的該值大于閾值，可通過注入輔助電流來使用輔助操作模式。如果晶體管形成了靜態(tài)轉(zhuǎn)換器的分支的一部分，該閾值可被選擇為當(dāng)短路在所述分支中已經(jīng)發(fā)生之后晶體管被切斷時被超過。由于該閾值已經(jīng)被超過，當(dāng)晶體管被切斷時，有害的過電壓可能出現(xiàn)在晶體管的端子處。
[0026]在變型中，閾值可被選擇為當(dāng)晶體管被切斷而晶體管所屬的分支中沒有短路的初步產(chǎn)生時被超過。
[0027]該裝置可包括用于檢測預(yù)定條件存在的元件。該元件，例如是用于測量跨過晶體管的另一電極的寄生電感的端子的電壓。該電壓測量值是在該電極中流動的電流的時間導(dǎo)數(shù)的線性圖像，該電壓測量值使得能夠進(jìn)行前述的比較。所關(guān)注的寄生電感具有例如是幾nH的數(shù)量級的值。
[0028]該裝置可包括插置在控制電極和主控制電路之間的控制電阻(類似于上述柵極電阻)。輔助控制電路可被布置為將輔助電流注入插置在控制電阻和控制電極之間的節(jié)點中。通過與已知的解決方案對比，例如沒有提供用于晶體管的切斷的具體情況的其他控制電阻。
[0029]該裝置可包括功率放大電路，特別是“推挽”類型的，該功率放大電路定位在主控制電路和晶體管的控制電極之間，該輔助控制電路布置為使得，當(dāng)使用輔助操作模式時，被注入的輔助電流流動通過功率放大電路。因為功率放大電路的輔助控制電路上游的位置，該輔助控制電路的部件可被設(shè)計用于較低功率，并且它們的成本也較低。
[0030]輔助控制電路可被構(gòu)造為將在晶體管的除了控制電極之外的電極之間流動的電流的時間導(dǎo)數(shù)值鎖定在設(shè)定值附近。該設(shè)定值可選擇為防止該晶體管的退化。該設(shè)定值可低于或等于閾值，該閾值可被選擇為或不被選擇為當(dāng)分支已經(jīng)產(chǎn)生短路后晶體管被切斷時或當(dāng)無論該短路是否產(chǎn)生而晶體管被切斷時被超過。
[0031]輔助控制電路包括，例如:
[0032]-第一電阻，其串聯(lián)在晶體管的其它電極中的一個和形成用于檢測預(yù)定條件存在的元件的一部分的晶體管之間，以及
[0033]-第二電阻，其串聯(lián)在所述形成用于檢測預(yù)定條件存在的元件的一部分的晶體管和電壓源之間，連接到用于檢測預(yù)定條件存在的元件的晶體管的該第二電阻的端子還額外地連接到當(dāng)輔助電流注入時該輔助電流所流過的晶體管的控制電極。
[0034]還鎖定可通過選擇第一和第二電阻之間的比值而實現(xiàn)。該比值例如在1-10的范圍內(nèi)，例如等于5。
[0035]在一個變型中，該裝置可不包括這種類型的功率放大電路。
[0036]在進(jìn)一步的變型中，該裝置可包括功率放大電路，特別是“推挽”類型的，該功率放大電路定位在主控制電路和控制電極之間，該輔助控制電路布置為使得，當(dāng)使用輔助操作模式時，將電流注入在該功率放大電路和晶體管之間。
[0037]該晶體管為IGBT類型，控制電極為柵極。在該情況下，當(dāng)晶體管被切斷時，可認(rèn)為電容器存在于晶體管的柵極和發(fā)射極之間。為了確定是否滿足預(yù)定條件，可監(jiān)控發(fā)射極的寄生電感中的電流的時間性變化。
[0038]在該情況下，且如果晶體管形成包括兩個串聯(lián)的晶體管的分支的一部分，發(fā)射極的寄生電感如下:
[0039]-對于在分支的下部部分中的晶體管，寄生電感在晶體管的控制接地端(也稱為“晶體管的控制發(fā)射極”)和電源接地端之間，
[0040]-對于在分支的上部部分中的晶體管，寄生電感在晶體管的控制接地端和另一晶體管的集電極之間。
[0041]在一個變型中，晶體管可以是場效應(yīng)晶體管，控制電極是柵極。在該情況下，當(dāng)晶體管被切斷時，可認(rèn)為在晶體管的柵極和源極之間存在電容器。為了確定是否滿足預(yù)定條件,可監(jiān)控源極的寄生電感中的電流的時間性變化。
[0042]在該情況下，如果晶體管形成包括兩個串聯(lián)的晶體管的分支的一部分，源極的寄生電感如下:
[0043]-對于在分支的下部部分中的晶體管，寄生電感在晶體管的控制接地端(也稱為“晶體管的控制源極”)和電源接地端之間，
[0044]-對于在分支的上部部分中的晶體管，寄生電感在晶體管的控制接地端和另一晶體管的漏極之間。
[0045]在一個變型中，晶體管可以是雙極晶體管，控制電極是基極。在該情況下，當(dāng)晶體管被切斷時，可認(rèn)為在晶體管的基極和發(fā)射極之間存在電容器。為了確定是否滿足預(yù)定條件，可監(jiān)控發(fā)射極的寄生電感中的電流的時間性變化。
[0046]在該情況下，如果晶體管形成包括兩個串聯(lián)的晶體管的分支的一部分，發(fā)射極的寄生電感如下:
[0047]-對于在分支的下部部分中的晶體管，寄生電感在晶體管的控制接地端(也稱為“晶體管的控制發(fā)射極”)和電源接地端之間，
[0048]-對于在分支的上部部分中的晶體管，寄生電感在晶體管的控制接地端和另一晶體管的集電極之間。
[0049]輔助控制電路可包括用于產(chǎn)生輔助電流的電能量源。該電能量源可形成輔助控制電路的一部分，或不形成輔助控制電路的一部分，例如與主控制電路共享。
[0050]該裝置可用于控制多個晶體管，例如屬于同一分支的多個晶體管或在同一分支中并聯(lián)的多個晶體管或?qū)儆诓煌种У亩鄠€晶體管。
[0051]該分支所屬的靜態(tài)轉(zhuǎn)換器可形成車輛上車載電路的一部分，例如混合動力或電動車輛。該靜態(tài)轉(zhuǎn)換器可形成用于車輛的高電壓電池的充電電路的一部分。在一個變型中，其可形成向車輛的電馬達(dá)的轉(zhuǎn)子或定子提供動力的電路的一部分。在進(jìn)一步的變型中，其可形成為高電壓電池充電的并且還為電馬達(dá)的定子提供動力的電路的一部分，這種類型的電路的示例在申請W02010/057893中公開。
[0052]該靜態(tài)轉(zhuǎn)換器可以是DC至DC電壓轉(zhuǎn)換器或DC至AC電壓轉(zhuǎn)換器，也稱為換流器或整流器，取決于其使用。
[0053]在本發(fā)明的另一方面中，本發(fā)明還提出一種用于借助于一裝置來控制晶體管的方法，該晶體管包括控制電極和兩個其他電極，該裝置除了晶體管外還包括:
[0054]-主控制電路，其連接至晶體管的控制電極并且構(gòu)造為在主操作模式中控制晶體管的狀態(tài)，以及
[0055]-輔助控制電路，其構(gòu)造為在輔助操作模式中將輔助電流注入晶體管的控制電極中以抵抗在主控制電路和晶體管的控制電極之間流動的電流，
[0056]當(dāng)預(yù)定條件存在時使用輔助操作模式。
[0057]預(yù)定條件可涉及在晶體管的除了控制電極之外的電極之間流動的電流的時間導(dǎo)數(shù)值，或更精確地，涉及該值與閾值的比較結(jié)果。
[0058]該閾值可被選擇為，當(dāng)晶體管所屬的靜態(tài)轉(zhuǎn)換器的所述分支中已經(jīng)產(chǎn)生短路后晶體管被切斷時，被在晶體管的除了控制電極之外的電極之間流動的電流的時間導(dǎo)數(shù)所取的值超過。該分支可包括與晶體管串聯(lián)的至少一個開關(guān)單元。在該情況下，輔助電路用于在分支中的短路后切斷晶體管。
[0059]在一個變型中，該閾值可被選擇為，當(dāng)晶體管被切斷時，被在晶體管的除了控制電極之外的電極之間流動的電流的時間導(dǎo)數(shù)所取的值超過，無短路不必已經(jīng)發(fā)生在所述分支中。在該情況下，如果存在晶體管變得退化的風(fēng)險，輔助電路可對晶體管的每次切斷使用輔助模式。
[0060]為了檢測預(yù)定條件，例如可以測量晶體管的除了控制電極外的電極中的一個的寄生電感的端子處的電壓，例如在雙極或IGBT晶體管情況下的發(fā)射極，或在場效應(yīng)晶體管的情況下的源極。
[0061]關(guān)于上述裝置提到的一些或所有特征可應(yīng)用于控制方法。更具體地，該靜態(tài)轉(zhuǎn)換器可以是DC至DC電壓轉(zhuǎn)換器或DC至AC電壓轉(zhuǎn)換器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0062]本發(fā)明將通過閱讀其下列示例性實施例的描述并通過參照附圖而被更容易地理解，其中:
[0063]圖1以示意性的方式示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于晶體管的控制裝置，
[0064]圖2以示意性的方式示出了當(dāng)晶體管被切斷時圖1的裝置的晶體管的等效模型，
[0065]圖3以示意性的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的控制裝置，
[0066]圖4示出了根據(jù)圖3的裝置的示例性實施例，
[0067]圖5示出了與根據(jù)圖1的裝置和根據(jù)圖4的裝置的晶體管相關(guān)聯(lián)的不同電量，以及
[0068]圖6示出了根據(jù)圖3的裝置的另一示例性實施例。

【具體實施方式】
[0069]圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于控制至少一個晶體管101的裝置100的示例。除了晶體管101 (其在該例中為IGBT類型的晶體管)之外，裝置100包括主控制電路102，其有時被稱為術(shù)語“驅(qū)動器”，構(gòu)造為控制晶體管101的狀態(tài)，。柵極電阻103插置在主控制電路102和晶體管101的柵極之間，在柵極和主控制電路102之間流動的電流經(jīng)過該柵極電阻 103。
[0070]圖1還示出了晶體管101的發(fā)射極的寄生電感106。
[0071]圖2示出了當(dāng)晶體管101被切斷時可用于晶體管101的柵極和發(fā)射極之間的等效模型。電流ig從而從晶體管101的柵極朝向主控制電路流動，該情況對應(yīng)于根據(jù)圖2的模型的電容器的放電。
[0072]響應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)解決方案的缺點而由本發(fā)明提出的解決方案現(xiàn)在將參考圖3以示意性的方式描述。
[0073]圖3示出了用于控制至少一個晶體管2的裝置I。在這里描述的示例中，該晶體管形成靜態(tài)轉(zhuǎn)換器的分支的一部分，該靜態(tài)轉(zhuǎn)換器例如是DC至DC電壓轉(zhuǎn)換器或DC至AC電壓轉(zhuǎn)換器，更通常地成為換流器或整流器。續(xù)流二極管(未示出)可反并聯(lián)于晶體管2裝配，以形成用于該分支的開關(guān)單元。
[0074]在這里描述的示例中，晶體管2是IGBT類型的，并且包括作為柵極的控制電極以及作為發(fā)射極和集電極的兩個其他電極。
[0075]在這里考慮的示例中，分支的所有晶體管可同時處于導(dǎo)通狀態(tài)，使得分支可產(chǎn)生短路。在晶體管2的除了控制電極之外的電極之間流動的電流則可顯著升高。
[0076]裝置I還包括:
[0077]-主控制電路3，連接至晶體管2的柵極，并且構(gòu)造為在主操作模式中控制晶體管的狀態(tài)，以及
[0078]-輔助控制電路5，其在圖3中以高度示意方式示出。
[0079]電路5構(gòu)造為通過將輔助電流ig(l注入晶體管2的柵極而使用輔助操作模式，如下文中描述的，輔助電流ig(l在節(jié)點12處注入，該節(jié)點12在圖3的示例中定位在晶體管2的柵極和與主控制電路3串聯(lián)裝配的控制電阻14之間。
[0080]如圖3所示，輔助控制電路5可包括元件16，該元件構(gòu)造為在使用輔助操作模式之前檢測預(yù)定條件的存在。在這里描述的示例中，該預(yù)定條件涉及在晶體管發(fā)射極中的電流的時間導(dǎo)數(shù)值與閾值的比較。該預(yù)定條件，特別地，使得能夠確定當(dāng)分支(晶體管2形成該分支的一部分)中已經(jīng)產(chǎn)生短路時晶體管2的切斷是否發(fā)生，該短路的出現(xiàn)通過當(dāng)晶體管2切斷時在晶體管2的發(fā)射極和集電極之間流動的電流的時間導(dǎo)數(shù)的突變而指示。因此，閾值可被選擇為使得當(dāng)已經(jīng)產(chǎn)生短路時檢測到晶體管的該切斷。
[0081]在本例中，檢測元件16測量晶體管2的寄生電感19的端子處的電壓。如果晶體管位于轉(zhuǎn)換器分支的下部部分中，該電壓出現(xiàn)在晶體管2的控制接地端和晶體管2的電源接地端，這兩個接地端可在所使用的晶體管模塊中取得。
[0082]根據(jù)由元件16進(jìn)行的電壓的閾值和測量值之間的比較，當(dāng)晶體管2被切斷時傳遞命令到開關(guān)18，以允許或防止輔助電流ig(1的注入。該開關(guān)18，例如在電源20和節(jié)點12之間串聯(lián)裝配。電能量源20傳輸例如將15V的電壓，并且在描述的示例中該電源形成主控制電路3的一部分。
[0083]如果需要，阻抗22也可并入輔助控制電路5。
[0084]注入節(jié)點12的電流ig(l選擇為使得其相反于在晶體管2的柵極中流動的電流i g。因此，在晶體管的柵極中流動的電流不再為18并且變?yōu)閕 g_ig(l。電流ig(l的幅值可以在IA到1A的范圍內(nèi)。
[0085]當(dāng)晶體管2切斷時，也就是當(dāng)根據(jù)圖2或3的模型的電容器放電時，在晶體管2的柵極中流動的電流減小，從而也減小了在晶體管2的發(fā)射極和集電極之間流動的電流的時間性(temporal)變化。如前所述，該時間性變化引起可使晶體管2退化的過電壓。因此，當(dāng)晶體管被切斷時，在晶體管的端子處出現(xiàn)的過電壓降低。
[0086]圖4示出了裝置I的示例的結(jié)構(gòu)。晶體管2屬于分支27，該分支的其他的晶體管28以電感的形式示出，使得分支27中的短路的建立僅取決于晶體管2的狀態(tài)。
[0087]如示出的，元件16包括雙極晶體管30以及兩個電阻31、32。在該示例中，晶體管30是NPN類型的。晶體管30的發(fā)射極直接連接到晶體管2的發(fā)射極，而其基極直接連接到電阻31的第一端，該電阻31的第二端連接到晶體管2的輸出端子，而晶體管2的輸出端子可連接到接地端或可不連接到接地端，取決于靜態(tài)轉(zhuǎn)換器的分支中的晶體管2的位置。電阻32裝配在晶體管30的基極和其發(fā)射極之間。
[0088]因此，元件16使得能夠測量寄生電感19的端子處的、存在于晶體管2的發(fā)射極和其輸出端子之間的電壓。如果在電感19的端子處的電壓變得大于閾值，那么晶體管30改變狀態(tài)并且變?yōu)閷?dǎo)通，并且該狀態(tài)變化被開關(guān)18感知，導(dǎo)致開關(guān)18閉合，以允許電流igQ從電能量源20注入節(jié)點12。
[0089]在圖4的示例中，開關(guān)18是MOSFET類型的場效應(yīng)晶體管，并且與兩個電阻36和37相關(guān)聯(lián)。電阻36插置在晶體管18的柵極和雙極晶體管30的集電極之間，而電阻37插置在晶體管18的柵極和源極之間。電能量源20連接到晶體管18的源極。晶體管18的漏極還連接到電阻22。
[0090]下列數(shù)值，例如選擇為用于圖4的控制裝置I的元件。電阻14、22、31、32、36和37分別具有4.7Ω、1Ω、100Ω、11?Ω、4.7Ω和IkQ的阻抗。電能量源20供應(yīng)約15V的電壓。寄生電感19具有例如2.7ηΗ的值。
[0091]圖5示出:
[0092]-在其上部部分中，在晶體管2的集電極和發(fā)射極之間的電壓變化(以V計)，
[0093]-在其中部部分中，在晶體管2的柵極和發(fā)射極之間的電壓變化(以V計)，
[0094]-在其下部部分中，從晶體管2的集電極流向發(fā)射極的電流變化(以kA計)。
[0095]在這里示出的示例中，晶體管2在時刻5 μ s和15 μ s之間是導(dǎo)通的，并且在15 μ S時被切斷。因為為另一晶體管28選擇的模型，在時刻5μ s和15 μ s之間在分支27中建立短路。
[0096]在圖5的每個部分中，曲線a)對應(yīng)于根據(jù)圖1的裝置100，而曲線b)對應(yīng)于根據(jù)圖4的裝置I。如可在圖5的下部部分中看到的，由于晶體管2的到切斷狀態(tài)的變化而導(dǎo)致的晶體管2的集電極和發(fā)射極之間流動電流的減小與當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的輔助控制電路5將輔助電流ig(l注入到晶體管2的控制電極中時相比慢得多。因此，如在圖5的上部部分中示出的，時刻15 μ s時出現(xiàn)在晶體管2的集電極和發(fā)射極之間的過電壓顯著降低。
[0097]例如，可在該圖5的上部部分中看出，根據(jù)曲線a)的過電壓是大于250V的數(shù)量級，而根據(jù)曲線b)的過電壓僅僅是約80V的數(shù)量級。從而該過電壓以及與其相關(guān)聯(lián)的負(fù)面影響顯著降低。
[0098]圖3中示出的控制裝置I的另一個示例性實施例將參考圖6描述。在該情況下，檢測元件16包括MOSFET類型的場效應(yīng)晶體管30，該晶體管30的柵極連接到晶體管2的輸出端子，而該晶體管30的源極經(jīng)由濾波器連接到晶體管2的發(fā)射極，該濾波器通過第一電阻40和電容器41的并聯(lián)布置而形成。
[0099]此外，電阻43連接在晶體管2的柵極和其發(fā)射極之間。
[0100]在該示例中，裝置I包括推挽類型的功率放大器44。該電路44以已知的方式形成，使用在共用集電極電路中具有相同增益的NPN晶體管和PNP晶體管。這些晶體管的基極也直接連接。在該示例中，電阻14插置在主電路3和電路44的晶體管的基極之間，而另一電阻45插置在推挽電路44和晶體管2之間。
[0101]輔助控制電路5的開關(guān)18在該示例中是MOSFET晶體管，該MOSFET晶體管的柵極連接到檢測元件16的晶體管30的漏極，該MOSFET晶體管的源極連接到電能量源20，并且該MOSFET晶體管的漏極連接到電路44的晶體管的基極。
[0102]第二電阻50與晶體管MOSFET 18關(guān)聯(lián)，而晶體管MOSFET 18將該晶體管18的柵極連接到其源極。
[0103]在該示例中，閾值不被選擇為當(dāng)在分支27中的短路之后晶體管2被切斷時被超過。當(dāng)晶體管2被切斷而在分支27中沒有短路的前述產(chǎn)生時，該閾值可被超過。
[0104]下列數(shù)值，例如選擇為用于圖6的控制裝置I的元件。電阻14、40、43、45和50分別具有100Ω、200Ω、471?Ω、3Ω和IkQ的阻抗。電能量源提供約15V的電壓。寄生電感19具有例如2ηΗ的值。電容器41具有例如220pF的電容值。在該示例中，第一電阻40和第二電阻50之間的比值為5，并且該比值使得在寄生電感19的端子處的電壓能夠被鎖定在不使晶體管2退化的值。
[0105]如果在寄生電感19的端子處的電壓在閾值之上，晶體管30變得導(dǎo)通，從而也使得晶體管18導(dǎo)通。電流ig(l從而可從電源20流動通過晶體管18、電路44、以及直到晶體管2的柵極。
[0106]本發(fā)明并不限于上述示例。
[0107]特別地，雖然晶體管2已經(jīng)被描述為IGBT類型的晶體管，但是其也可以是場效應(yīng)晶體管或雙極晶體管。
[0108]雖然在這里描述的示例中，僅一個晶體管被控制裝置I控制，但在靜態(tài)轉(zhuǎn)換器的同一分支中的多個晶體管可被裝置I控制以約束它們的切斷。
[0109]術(shù)語“包括”將被理解為與術(shù)語“包括至少一個”同義，除非另外說明。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制至少一個晶體管(2)的裝置(1)，包括: -所述晶體管(2)，該晶體管包括控制電極和兩個其他電極， -主控制電路(3)，其連接至所述晶體管(2)的控制電極，并且構(gòu)造為在主操作模式中控制所述晶體管(2)的狀態(tài)， -輔助控制電路(5)，其構(gòu)造為在輔助操作模式中注入與在所述主控制電路(3)和所述晶體管⑵的控制電極之間流動的電流(ig)相反的輔助電流(igCI)，以及 -功率放大電路(44)，特別是“推挽”類型的，所述功率放大電路定位在所述主控制電路(3)和所述晶體管的控制電極之間，所述輔助控制電路(5)布置為使得，當(dāng)使用所述輔助操作模式時，被注入的電流(igCI)流動通過所述功率放大電路(44)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，當(dāng)預(yù)定條件存在時，使用所述輔助操作模式。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，所述預(yù)定條件涉及在所述晶體管(2)的除了所述控制電極之外的電極之間流動的電流的時間導(dǎo)數(shù)的值。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，包括用于檢測所述預(yù)定條件存在的元件(16)，所述元件構(gòu)造為測量所述晶體管⑵的除了所述晶體管⑵的控制電極之外的電極中的一個的寄生電感(19)的端子處的電壓。
5.如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，包括插置在所述主控制電路(3)和所述晶體管(2)的控制電極之間的控制電阻(14)，所述輔助控制電路(5)被布置為將所述輔助電流(ig0)注入到插置在所述控制電阻(14)和所述晶體管(2)的控制電極之間的節(jié)點(12)中。
6.如權(quán)利要求1到5的任意一項所述的裝置，所述輔助控制電路(5)被構(gòu)造為將在所述晶體管(2)的除了所述控制電極之外的電極之間流動的電流的時間導(dǎo)數(shù)值鎖定在設(shè)定值附近。
7.根據(jù)權(quán)利要求4和6所述的裝置，其中所述輔助控制電路(5)還包括: -第一電阻(40)，其串聯(lián)在所述晶體管(2)的其它電極中的一個和形成用于檢測所述預(yù)定條件存在的元件(16)的一部分的晶體管(30)之間，以及 -第二電阻(50)，其串聯(lián)在形成用于檢測所述預(yù)定條件存在的元件(16)的一部分的所述晶體管(30)和電壓源(20)之間，連接到用于檢測所述預(yù)定條件存在的元件(16)的晶體管(30)的該第二電阻(50)的端子還額外地連接到當(dāng)輔助電流注入時所述輔助電流(igCI)所流動通過的晶體管(18)的控制電極， 所述鎖定通過選擇所述第一電阻(40)和第二電阻(50)之間的比值而實現(xiàn)。
8.一種用于控制晶體管(2)的方法，所述晶體管(2)包括控制電極和兩個其他電極，借助于裝置(I)而控制，所述裝置(I)除了所述晶體管(2)外還包括: -主控制電路(3)，其連接至所述晶體管(2)的控制電極，并且構(gòu)造為在主操作模式中控制所述晶體管(2)的狀態(tài)， -輔助控制電路(5)，其構(gòu)造為在輔助操作模式中將輔助電流(igCI)注入所述晶體管(2)的控制電極中以抵抗在所述主控制電路(3)和所述晶體管(2)的控制電極之間流動的電流，以及 -功率放大電路(44)，特別是“推挽”類型的，所述功率放大電路定位在所述主控制電路(3)和所述晶體管的控制電極之間，所述輔助控制電路(5)布置為使得，當(dāng)使用所述輔助操作模式時，被注入的電流(igCI)流動通過該功率放大電路(44)， 當(dāng)檢測到預(yù)定條件時使用所述輔助操作模式。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，所述預(yù)定條件涉及在所述晶體管(2)的除了所述控制電極之外的電極之間流動的電流的時間導(dǎo)數(shù)值。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，所述晶體管(2)屬于靜態(tài)轉(zhuǎn)換器的分支(27)，所述分支額外地包括與所述晶體管(2)串聯(lián)的至少一個開關(guān)單元，在該方法中，所述預(yù)定條件使得能夠確定當(dāng)短路在所述分支(27)中已經(jīng)先發(fā)生時所述晶體管(2)是否切斷。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其中所述預(yù)定條件的存在通過測量所述晶體管(2)的除了控制電極之外的電極中的一個的寄生電感的端子處的電壓而檢測。
【文檔編號】H03K17/082GK104508980SQ201380040110
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月13日
【發(fā)明者】B.鮑切茲, M.格雷尼爾 申請人:法雷奧電機(jī)控制系統(tǒng)公司